[摘 要]重型移动式破碎机是矿山重要的生产设备，具有移动破碎功能，相比固定式破碎机具有较大的优势，通常一台移动式破碎机可以满足好几个中段矿石破碎工作，非常适合钻爆法施工的金属非金属地下矿山，由于技术水平较高，长期由国外少数企业垄断，设备价格高达数百万元，且进货周期长，备件价格昂贵，设备维护保养费用居高不下，导致设备全生命周期成本较高，为了技术上不再受制于人，同时也为了降本增效，对重型移动式破碎机进行国产化改造具有巨大的现实意义，本文主要就重型移动式破碎机车体国产化研究、发动机国产化研究和耐高温研究三个方面展开，其中为了提高重型移动式破碎机车体国产化效率和成功率，在国产化的过程中应当以绿色设计、人机工程理论为导向，以可靠性设计为中心，大量采用计算机辅助设计、优化设计、有限元设计、仿真设计等先进设计方法，先设计动力系统，再设计前后机架、操作系统、电气系统，最后设计附属系统，整车结构合理、动力性能强、能耗低；在制造的过程中应该以6S管理理念为指导，采用了CAPP、CAM等先进的制造方法，生产效率高，产品质量优秀；经估算国产化后的重型移动式破碎机综合利用率与国外先进产品相当，综合经济效益比国外产品约高30%以上，重型移动式破碎机车体的国产化可取得了巨大的经济效益和社会效益；重型移动式破碎机发动机国产化研究主要是科学地使用国产发动机替代进口发动机，通过三维设计进行仿真分析、动力分析，顺利实发动机国产化目的；重型移动式破碎机耐高温研究主要是通过发动机进排气散热系统优化改造、新材料应用和安装自动气体灭火器等措施，实现重型移动式破碎机可以在高温环境下正常作业。
　　[关键词]移动式破碎机、国产化、改造
　　中图分类号：TD824 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）07-0118-01
　　地下矿用重型移动式破碎机是金属非金属地下矿山开采时重要的无轨设备之一，承担着矿石破碎的任务，该类设备由于技术含量较高，长期由国外少数企业垄断生产，价格十分昂贵，且进货周期长达一年以上，设备采购成本及运行成本较高，导致单位作业成本居高不下，因此对地下矿用移动式破碎机进行国产化改造就具有重要的现实意义。
　　一、重型移动式破碎机车体国产化研究。首先前后车架、转塔、大臂、二臂、破碎头支架等结构件进行国产化改造。在国产化改造过程中使用三维设计软件，分别建立了地下矿用移动式破碎机的前机架、后机架、转动架、大臂、二臂、破碎头的三维模型，并综合运用计算机辅助设计、工程分析及计算机辅助制造等多种先进设计制造方法优化设计，运用工程分析软对前机架、后机架、转动架、大臂、二臂、破碎头进行工程分析，找出疲劳点、应力集中点，以强度和刚度为优化目标对模型进行结构、尺寸优化，从而最终确定的车架结构合理、质量轻、强度高、刚度高、抗疲劳度高、寿命长，从而科学地研制出破碎机的前机架、后机架、转动架、大臂、二臂、破碎头。其次是移动式破碎机结构定型。车架使用前后机架中间铰接的方式，使用这种方式具有转弯半径小，使用灵活等优点；传动系统使用发动机、变速箱、桥液力传动系统，这种传动方式具有动力充足、耐恶劣环境等优点；车架主结构采用带支腿双梁结构，具有结构简单、牢固可靠等优点；再次是其它系统（如：电气系统、操作系统）采用地下矿用无轨设备标准配件，这样就设计出地下矿用移动式液压破碎机的初始模型；加工制造出模型机后，整车经2000小时性能测试，发现问题及时解决，如存在照明不良、润滑不良、液压系统超温等问题，针对这些问题对电气系统、润滑体系、液压散热系统进行了优化设计改造，解决了这些问题。
　　二、重型移动式破碎机发动机国产化研究。国外重型移动式破碎机往往采用德国道依茨F8L413F/W柴油机作为发动机，进口发动机加工昂贵，大约25万左右，且备件加工昂贵，维修困难。根据重型移动式破碎机性能要求充分利用各种设计方法进行测算、现场试验，通过论证选择国产柴油机OA4DF2代替进口发动机，重新设计制造出国产发动机的底座、发动机与变矩器间的连接盘，并优化柴油机安装的结构位置，运用空气热动力学合理设计进排气管路和风扇位置，并重新设计改造进排气管路、柴油机水箱座及风扇支架，为了提高装配效率，设计出柴油机及变矩器安装对正专用工具，经过试验发动机国产化改造后的重型移动式破碎机仍能达到原车的技术性能，能够适应井下恶劣的作业环境。发动机国产化主要创新点是采用现代设计方法运用各种设计软件进行测算选择合理的发动机并优化柴油机安装的结构位置，运用三维建模方法设计国产发动机的底座、发动机与变矩器间的连接盘，并优化柴油机安装的结构位置，运用空气热动力学合理设计进排气管路和风扇位置，并设计出进排气管路、柴油机水箱座及风扇支架，设计结果可靠性高、准确性好、降低了成本，提高了设计效率。采用新型工艺和材料，提高了设备的使用寿命，减少维修费用。每台进口的德国道依茨柴油机价格25万元，使用约12000小时，国产OA4DF2柴油机价格约6万元，能够使用6000小时，一台车运行12000小时约节约13万元，且国产发动机备件价格低廉，维修简单，大大降低了备件的使用费用及库存费用。
　　三、重型移动式破碎机耐高温研究。目前随着矿山采矿深度不断加大，井下作业地点空气温度不断升高，作业地点温度普遍在30度以上，有的甚至接近40度，井下重型移动式破碎机普遍出了频繁高温停机、电气线路故障、缸头超温、液压油烧结、活塞环过快损伤、液压系统失效、发动机机油变质过快等现象，因此，对重型移动式破碎机发动机散热系统研究和改造就显得特别紧迫和重要。实施方案首先是重新设计了重型移动式破碎机发动机及其附属设施的安装位置，增大了进风口和出风口尺寸，将原有的冷却风扇动力马达更换成大功率叶片式液压马达，并调整散热风扇叶片角度，大幅度提高散热风流速和流量，大大提高了散热效果。其次是使用铝合金等散热效果好的材料制造发动机盖板等零部件，并且盖板设有皱褶结构，散热面积大，散热效果好。再次是将发动机附件所有的电气线路更换成航空线，具有较高的耐热防火性能，并在发动机位置安装气体自动灭火器，一旦出现火情会瞬间灭火，保证矿山安全生产。改造后重型移动式破碎机耐高温性有了较大提高，经试验车长期工作试验表明重型移动式破碎机8小时连续重负荷作业时发动机缸头温度、排气温度、液压油温度均在绿区，从未出现高温停机现象。耐高温研究成果先后在三台重型移动式破碎机上应用，改造后的井下重型移动式破碎机耐高温性能得到了较大提高，能够长期满负荷作业，设备利用率提高了40%以上，台效率提高25%，每台重型移动式破碎机每年至少可提高设备利用率而创造经济效益189万元；改造后的重型移动式破碎机电气线路防火性能有了较大提高，创造了较大的安全效益，安装气体自动灭火装置后重型移动式破碎机火灾发生率降到了0，安全效益特别明显，从根本上避免出现井下火灾和人员中毒窒息事故的发生，创新了巨大的安全效益和社会效益。
　　国产化改造的重型地下矿用移动式破碎機完全能够胜任在井下采场和巷道内作业，破碎能力充分，机动性好，能够适应井下恶劣的环境。在一定程度上打破了国外的技术垄断，取得了较大的技术效益和社会效益。国产化改造的移动式破碎机加工制造成本是160万元，而在国际市场上同类型的地下矿用移动式破碎机价格在400万元以上，且维护保养维修成本十分昂贵，设备综合成本较高，完成一台重型移动式破碎机的国产化改造工作，直接节约成本支出240万元，降本增效十分明显，创造了巨大的经济效益和社会效益。